Creation of 3D stereolithography technology by non-contact magnetic support operation

通过非接触式磁支撑操作创建 3D 立体光刻技术

• 批准号: 21H01308
• 负责人: 大路 貴久
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: University of Toyama
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01308/
• 关键词: 磁気浮上; 磁性光硬化樹脂液; 光造形; 3Dプリンティング; 磁気支持; AM技術; 磁気機能性流体; 磁性微粒子; アディティブマニュファクチュアリング; 光硬化樹脂

現有の磁気支持装置に対し，光造形機能を付した装置（初号機）を完成させた。各構成要素を維持しつつ装置を組み上げる際，提案する磁気支持3D光造形方式に特徴的な構造制約や造形手法制約が知見として得られた。また，初号機による基本図形の試作を行い造形手順と現状の問題点を明確化した。磁気支持用電磁石にレーザー光路用スルーホール（最小部φ1.6mm）を追加工した。スルーホールを通過するレーザーはより集光された平行光である必要があることから，光源－電磁石間光路に両凹マイクロレンズを挿入し光径1.0 mmでアフォーカル系を設計した。光学系と磁気浮上系を組み合わせた構造体を水平運動させる際，筐体の振動や光路の微小ズレが生じた。これらは3D光造形において致命的であるため，レーザー光源，平行光用レンズ，スルーホール付き電磁石の中心軸の一致をマストとし，リザーバ側をXYZステージで移動させる方式が賢明であると判断した。調合割合を決定した磁性光硬化樹脂液（mPCR液）に対し光硬化試験を行った。1点および水平（正方）走査による硬化試験で，光出力，光路距離，走査速度，造形幅，造形厚の関係を調査した。一般的な結果（大出力，近距離，低速度で造形幅増）のほか，造形厚が最大約0.5 mmといった特徴が得られた。これはmPCR液の光吸収性と透過限界で定まる値と考えられる。磁気支持光造形試験では，垂直造形の4手順（①リザーバ内にサポート治具を立て，その先端まで吸い上げたmPCR液を位置決め制御，②頂点の光硬化・サポート先端との固定，③リザーバ側を降下し1層目の上に小さな液錐を形成，④1層目の上で2層目を硬化）を試験した。手順①，②，④はそれぞれ独立に実験し達成したが，手順③では，1層目が傘状に硬化したことで2層目のmPCR液の吸い上げに至らなかった。今後，光出力制御および吸引力制御の設定変更により改善を図る。

There is a magnetic support device, and the optical molding machine can pay for the equipment (primary machine) to complete the installation. All the constituent elements maintain the high performance of the device, and propose that the magnetic field support the special design of the 3D optical shaping method. Please note that the primary machine is used for the basic shape of the machine to make it clear that the problem point is the shape of the machine. Magnets support the use of magnets for optical processing (minimum φ 1.6mm). It is necessary to test the optical path between the light source and the magnetic. the optical path between the light source and the magnetite is connected to the optical path of 1. 0 mm optical path. In the Department of Optics, the maglev system is used to build the machine, and the basket vibrates the light path to make a micro device. The 3D photolithography system is used to determine the accuracy of the device, the light source, the directional light source, the magnet center, the XYZ device, the motion sensor, and the device. "cut" determines the magnetic light hardening grease (mPCR liquid), "light hardening", "light hardening", "line". At 1: 00 level (square), light output, optical path distance, walking speed, forming amplitude, shaping thickness and shaping thickness. The general results (large output, close distance, low speed shaping amplitude) are good, and the maximum thickness is about 0.5 mm. The photoabsorptivity of mPCR liquid is determined by the limit. The magnetic device supports optical shaping, vertical shaping, 4-hand shaping, 4-hand vertical shaping and 4-hand vertical shaping. The hands of 1, 2, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4 In the future, we will make an effort to control the attractiveness of the device and improve the setting of the device.

项目成果

磁気支持式光造形装置の開発 ～ 磁性光硬化樹脂液の作製・評価と造形試験 ～

磁支撑立体光刻设备的研制-磁性光固化树脂液的制备与评价及造型试验-

• 发表时间: 2023
• 作者: Yuki Sato;Takahiro Wada;Yuuki Kashiwagi;Yuuto Takebayashi;西晃平，北守祐貴，油井純貴，大路貴久，飴井賢治
• 通讯作者: 西晃平，北守祐貴，油井純貴，大路貴久，飴井賢治

磁気支持式光造形のための磁性光硬化樹脂液の作製と評価

磁支撑光固化磁性光固化树脂液的制备及评价

• 发表时间: 2022
• 作者: Gunarajulu Renganathan;Yuichi Kurita;Sasa Cukovic,and Swagata Das;和田隆広;萩原将也;田中由浩;西晃平，北守祐貴，大路貴久，飴井賢治
• 通讯作者: 西晃平，北守祐貴，大路貴久，飴井賢治